一种自动调整迎风角度的风力发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自动调整迎风角度的风力发电系统，包括支撑机构、扇叶转动机构、中心轴驱动机构、发电装置、定向机构，所述支撑机构用于将结构进行支撑，所述中心轴驱动机构安装在支撑机构上，所述扇叶转动机构安装在中心轴驱动机构上，所述扇叶转动机构用于将风能转化成动能，所述发电装置用于将风能转化后的动能转化成电能。本发明专利技术中板状扇叶通过中心锥齿轮传动保持板状扇叶以相同角速度绕竖直轴进行自转，且板状扇叶在自转的同时绕旋转轴进行公转，使系统形成了以旋转轴为中心的左右两边受风力矩的差异，从而带动旋转轴转动，旋转轴转动通过传动轴传动将旋转轴的动能传输至发电机中进行发电；结构简洁紧凑，能够适应小规模的风力发电。的风力发电。的风力发电。

【技术实现步骤摘要】
一种自动调整迎风角度的风力发电系统

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[0001]本专利技术涉及风力发电装置
，具体涉及一种自动调整迎风角度的风力发电系统。

技术介绍
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[0002]风能是一种清洁能源，在能源日益紧张的当今社会，对风能的利用越来越重要。把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
[0003]现有技术中风力发电装置的一种风机为竖直轴风机，叶片在风力作用下绕竖直布置的旋转轴旋转，此类风机的扇叶为平板状扇叶，其主要受力面为板状扇叶的板面，风流水平吹动垂直布置的扇叶，驱动扇叶转动获得动能；此类风机现有的结构系统中，其扇叶的传动结构复杂，传动不稳定且效率低，且扇叶在旋转轴一侧获得较大迎风面积后转动至旋转轴另一侧时依然具有较大的迎风面积，使得其产生阻力较大，使得其效率不高。

技术实现思路
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[0004]本专利技术目的是解决上述的技术问题，提供一种自动调整迎风角度的风力发电系统。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种自动调整迎风角度的风力发电系统，包括支撑机构、扇叶转动机构、中心轴驱动机构、发电装置、定向机构，所述支撑机构用于将结构进行支撑，所述中心轴驱动机构安装在支撑机构上，所述扇叶转动机构安装在中心轴驱动机构上，所述扇叶转动机构用于将风能转化成动能，所述发电装置用于将风能转化后的动能转化成电能。
[0007]所述支撑机构包括机架壳体及固定在机架壳体底部的底座；所述机架壳体为中空结构；
[0008]所述中心轴驱动机构包括支撑筒、下旋转梁、旋转轴、水平轴，所述支撑筒穿插在机架壳体中且与机架壳体转动连接，所述旋转轴穿插在支撑筒中且与支撑筒转动连接，所述支撑筒外壁上固定连接有中心锥齿轮，所述下旋转梁固定在旋转轴上且多件下旋转梁沿旋转轴圆周等角度间距布置，所述水平轴布置在下旋转梁的底部，且水平轴通过轴承与下旋转梁转动连接，所述水平轴的靠近旋转轴的一端固定连接有第一行星锥齿轮，所述水平轴远离旋转轴的一端固定连接有第二行星锥齿轮，所述第一行星锥齿轮与中心锥齿轮通过齿轮啮合传动；其中，所述扇叶轴锥齿轮通过水平轴两端的齿轮传动且扇叶轴锥齿轮与中心锥齿轮的传动比为1:2；
[0009]所述扇叶转动机构包括竖直轴及固定在竖直轴上的板状扇叶，所述竖直轴与旋转轴平行布置，且竖直轴转动连接在下旋转梁上，所述竖直轴的下端固定连接有扇叶轴锥齿轮，所述扇叶轴锥齿轮与第二行星锥齿轮通过齿轮啮合传动；
[0010]所述发电装置包括传动轴及发电机，所述传动轴转动连接在底座上且与旋转轴通
过齿轮传动，所述传动轴与发电机的输入轴传动连接并将旋转轴的动能传输至发电机中进行发电；
[0011]所述定向机构包括方向杆，所述方向杆固定连接在支撑筒上，所述方向杆远离旋转轴一端固定连接有控制方向的舵片，所述舵片的板面方向沿旋转轴径向布置，且通过支撑筒上的中心锥齿轮传动使得下旋转梁在舵片一侧与舵片垂直状态时扇叶与舵片平行，且垂直下旋转梁在舵片另一侧与舵片垂直状态时扇叶与舵片垂直。
[0012]所述扇叶轴锥齿轮与中心锥齿轮的传动比为1:2，使得扇叶轴锥齿轮旋转半周时下旋转梁完成旋转1周，使得同一板状扇叶在下旋转梁旋转180
°
后其板状扇叶旋转90
°
，保证板状扇叶与风向垂直状态到下旋转梁旋转180
°
带动板状扇叶位于旋转轴另一侧后板状扇叶状态变成与风向平行，使得旋转轴获得最大扭矩。
[0013]进一步的，所述支撑筒的上端固定连接有方向舵支架，所述方向舵支架中部安装有第一轴承，所述旋转轴上设有台阶轴，所述台阶轴位于第一轴承的上端；所述机架壳体的下端内腔中安装有第二轴承，所述旋转轴穿过第一轴承和第二轴承。
[0014]进一步的，所述机架壳体的上端安装有方向舵轴承，所述机架壳体的内腔下端安装有舵轴下轴承，所述支撑筒穿插在方向舵轴承与舵轴下轴承中。通过上下布置的方向舵轴承与舵轴下轴承提高支撑筒的支撑力臂，提高结构的稳定性。
[0015]进一步的，所述下旋转梁布置有3处。
[0016]进一步的，所述旋转轴的上端固定连接有与下旋转梁上下对应设置的上旋转梁，所述板状扇叶位于上旋转梁和下旋转梁之间，所述竖直轴的上端转动连接在上旋转梁上。
[0017]进一步的，所述下旋转梁上固定连接有多个第一轴承座，所述第一轴承座上安装有第三轴承，所述第三轴承的轴线与下旋转梁平行布置，所述水平轴通过第三轴承与下旋转梁转动连接。
[0018]进一步的，所述竖直轴上固定连接有扇框，所述扇框上固定连接有板状扇叶，所述板状扇叶上开设有U型通槽。当风极大时，扇叶中部就会被风吹开，使得风流从U型通槽撑开的缝隙中流走，保护旋转机构不因超速而导致损坏。
[0019]本专利技术提供的一种自动调整迎风角度的风力发电系统，具有以下有益效果：本专利技术中的板状扇叶与竖直轴固定连接，竖直轴通过水平轴及水平轴两端的齿轮啮合使得竖直轴与中心锥齿轮之间的转动按固定传动比进行转动匹配，从而使得不同下旋转梁上的不同板状扇叶通过中心锥齿轮传动保持板状扇叶以相同角速度绕竖直轴进行自转，且板状扇叶在自转的同时绕旋转轴进行公转，使系统形成了以旋转轴为中心的左右两边受风力矩的差异，从而带动旋转轴转动，旋转轴转动通过传动轴传动将旋转轴的动能传输至发电机中进行发电，从而使得风能转化成机械动能进而转化为电能，完成能量转化；结构简洁紧凑，能够适应小规模的风力发电；在能量转化过程中，通过齿轮传动使得扇叶轴锥齿轮旋转半周时下旋转梁完成旋转1周，使得同一板状扇叶在下旋转梁旋转180
°
后其板状扇叶旋转90
°
，保证板状扇叶与风向垂直状态到下旋转梁旋转180
°
带动板状扇叶位于旋转轴另一侧后板状扇叶状态变成与风向平行，使得旋转轴获得最大扭矩，提高风能利用效率；板状扇叶通过风流直接推动，而不是传统的通过空气压差推动，使得传动更加直接高效。
附图说明：
[0020]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述：
[0021]图1为本专利技术提供的一种自动调整迎风角度的风力发电系统的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术提供的一种自动调整迎风角度的风力发电系统中板状扇叶部位结构示意图；
[0023]图3为图1中A区域局部结构示意图；
[0024]图4为图1中B区域局部结构示意图；
[0025]图5为图1中C区域局部结构示意图；
[0026]图6为本专利技术提供的一种自动调整迎风角度的风力发电系统的俯视结构示意图；
[0027]图7为本专利技术提供的一种自动调整迎风角度的风力发电系统的板状扇叶循环旋转示意图；
[0028]图8为本专利技术使用状态下示意图。
[0029]图中标号说明：11、机架壳体；111、第二轴承；112、方向舵轴承；113、舵轴下轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动调整迎风角度的风力发电系统，其特征在于：包括支撑机构、扇叶转动机构、中心轴驱动机构、发电装置、定向机构，所述支撑机构用于将结构进行支撑，所述中心轴驱动机构安装在支撑机构上，所述扇叶转动机构安装在中心轴驱动机构上，所述扇叶转动机构用于将风能转化成动能，所述发电装置用于将风能转化后的动能转化成电能。2.根据权利要求1所述的一种自动调整迎风角度的风力发电系统，其特征在于：所述支撑机构包括机架壳体(11)及固定在机架壳体(11)底部的底座(12)；所述机架壳体(11)为中空结构；所述中心轴驱动机构包括支撑筒(21)、下旋转梁(22)、旋转轴(23)、水平轴(24)，所述支撑筒(21)穿插在机架壳体(11)中且与机架壳体(11)转动连接，所述旋转轴(23)穿插在支撑筒(21)中且与支撑筒(21)转动连接，所述支撑筒(21)外壁上固定连接有中心锥齿轮(211)，所述下旋转梁(22)固定在旋转轴(23)上且多件下旋转梁(22)沿旋转轴(23)圆周等角度间距布置，所述水平轴(24)布置在下旋转梁(22)的底部，且水平轴(24)通过轴承与下旋转梁(22)转动连接，所述水平轴(24)的靠近旋转轴(23)的一端固定连接有第一行星锥齿轮(241)，所述水平轴(24)远离旋转轴(23)的一端固定连接有第二行星锥齿轮(242)，所述第一行星锥齿轮(241)与中心锥齿轮(211)通过齿轮啮合传动；其中，所述扇叶轴锥齿轮(311)通过水平轴(24)两端的齿轮传动且扇叶轴锥齿轮(311)与中心锥齿轮(211)的传动比为1:2；所述扇叶转动机构包括竖直轴(31)及固定在竖直轴(31)上的板状扇叶(32)，所述竖直轴(31)与旋转轴(23)平行布置，且竖直轴(31)转动连接在下旋转梁(22)上，所述竖直轴(31)的下端固定连接有扇叶轴锥齿轮(311)，所述扇叶轴锥齿轮(311)与第二行星锥齿轮(242)通过齿轮啮合传动；所述发电装置包括传动轴(41)及发电机(42)，所述传动轴(41)转动连接在底座(12)上且与旋转轴(23)通过齿轮传动，所述传动轴(41)与发电机(42)的输入轴传动连接并将旋转轴(23)的动能传输至发电机(42)中进行发电；所述定向机构包括方向杆(51)，所述方向杆(51)固定连接在支撑筒(21)上，所述方向杆(51)远离旋转轴(23)一端固定连接有控...

【专利技术属性】
技术研发人员：高雪峰，
申请(专利权)人：高雪峰，
类型：发明
国别省市：